JP2017120027A - Engine and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンおよびその制御方法に関し、より詳細には、補機の出力低下に伴う不具合を予防するエンジンおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to an engine and a control method therefor, and more particularly to an engine and a control method therefor that prevent problems associated with a decrease in the output of an auxiliary machine.
エンジンにおいては、クランクシャフトに固着された原動プーリから、無端状のベルトを介して、補機の出力軸に固着された従動プーリへエンジンの回転動力を伝達して、補機を駆動している。この補機としては、発電機(オルタネータ)、ウォータポンプ、エアコンプレッサ、カップリングファン、及び油圧ポンプなどが例示される。 In the engine, the rotational power of the engine is transmitted from the driving pulley fixed to the crankshaft to the driven pulley fixed to the output shaft of the auxiliary machine via the endless belt, thereby driving the auxiliary machine. . Examples of the auxiliary machine include a generator (alternator), a water pump, an air compressor, a coupling fan, and a hydraulic pump.
ベルトの張力低下や摩耗などの劣化が進行して、動力伝達機構の伝達効率が恒常的に低下すると、補機の出力が目標とする値に対して低下してしまう。このような状態では、補機が発電機の場合は発電量が不足する、ウォータポンプやカップリングファンの場合はエンジンの冷却が不足する、パワーステアリング用の油圧ポンプの場合は油圧を十分に確保できない等の問題が生じる。 When deterioration such as belt tension reduction or wear progresses, and the transmission efficiency of the power transmission mechanism is constantly reduced, the output of the auxiliary machine will be lower than the target value. Under these conditions, if the auxiliary machine is a generator, the amount of power generation will be insufficient, if it is a water pump or coupling fan, the engine will be insufficiently cooled, and if it is a hydraulic pump for power steering, sufficient oil pressure will be secured. Problems such as inability to occur.
これに関して、エンジン及び補機のそれぞれの回転数を監査し、それらの回転数に基づいて動力伝達機構のベルトの張力低下や摩耗による劣化を判定する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In this regard, an apparatus has been proposed in which the rotational speeds of the engine and the auxiliary machine are audited and the deterioration of the belt of the power transmission mechanism due to a decrease in tension or wear is determined based on the rotational speed (for example, Patent Document 1). reference).
一方で、補機の出力低下が生じる原因としては、ベルトの劣化による動力伝達機構の伝達効率の低下の他に、補機自体の劣化や故障もある。しかし、特許文献1に記載の装置のように、ベルトの劣化のみを監査する装置では、補機の出力効率が低下した原因が、動力伝達機構又は補機のどちらにあるのかは判定することができなかった。 On the other hand, the cause of the decrease in the output of the auxiliary machine includes the deterioration and failure of the auxiliary machine itself in addition to the decrease in the transmission efficiency of the power transmission mechanism due to the deterioration of the belt. However, in an apparatus that audits only belt degradation, such as the apparatus described in Patent Document 1, it is possible to determine whether the power transmission mechanism or the auxiliary machine is the cause of the reduced output efficiency of the auxiliary machine. could not.
そのために、補機の出力低下に対する予防を正確に行うことができなかった。 For this reason, it has not been possible to accurately prevent a reduction in the output of the auxiliary equipment.
本発明の目的は、動力伝達機構又は補機のどちらに原因があっても、その補機の出力低下に伴う不具合を予防することができるエンジンおよびその制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an engine and a control method therefor that can prevent problems associated with a decrease in output of the auxiliary machine regardless of whether the power transmission mechanism or the auxiliary machine has a cause.
上記の目的を達成する本発明のエンジンは、クランクシャフトに固着される原動プーリと、補機の駆動軸に固着される従動プーリと、それらの原動プーリ及び従動プーリに掛け回される無端状のベルトとからなる動力伝達機構を備えたエンジンにおいて、前記クランクシャフトの回転数であるエンジン回転数を検出する回転数検出装置と、前記補機の出力値を検出する出力検出装置と、運転者に警告する警告装置と、それらの回転数検出装置、出力検出装置、及び警告装置との間で信号を入出力する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記エンジン回転数及び前記出力値を監査し、そのエンジン回転数に応じて算出される前記補機の目標出力値からその出力値を減算した出力差分が予め設定された出力閾値を超える場合に、前記警告装置により前記補機の出力低下を警告する制御を行うように構
成されていることを特徴とするものである。
An engine of the present invention that achieves the above object includes a driving pulley fixed to a crankshaft, a driven pulley fixed to a drive shaft of an auxiliary machine, and an endless shape that is wound around the driving pulley and the driven pulley. In an engine having a power transmission mechanism including a belt, a rotation speed detection device that detects an engine rotation speed that is the rotation speed of the crankshaft, an output detection device that detects an output value of the auxiliary machine, and a driver A warning device for warning, and a control device for inputting / outputting a signal between the rotation speed detection device, the output detection device, and the warning device, and the control device calculates the engine speed and the output value. When the output difference obtained by subtracting the output value from the target output value of the auxiliary machine that is audited and calculated according to the engine speed exceeds a preset output threshold value, the warning device And it is characterized in that it is configured to perform control to warn the output reduction of more the accessory.
また、上記の目的を達成する本発明のエンジンの制御方法は、クランクシャフトに固着される原動プーリから、無端状のベルトを介して、補機の駆動軸に固着される従動プーリへ回転動力を伝達して、その補機を駆動するエンジンの制御方法において、前記クランクシャフトの回転数であるエンジン回転数を取得するステップと、前記補機の出力値を取得するステップと、取得した前記エンジン回転数に応じて、前記補機の目標出力値を算出するステップと、算出したその目標出力値から取得した前記出力値を減算して、出力差分を算出するステップと、算出したその出力差分及び予め設定された出力閾値を比較して、前記補機の出力が低下しているか否かを判定するステップと、その出力が低下していると判定した場合に、運転者に警告するステップと、を含むことを特徴とする方法である。 In addition, the engine control method of the present invention that achieves the above-mentioned object provides rotational power from a driving pulley fixed to a crankshaft to a driven pulley fixed to a drive shaft of an auxiliary machine via an endless belt. In the control method of the engine that transmits and drives the auxiliary machine, the step of obtaining the engine rotational speed that is the rotational speed of the crankshaft, the step of obtaining the output value of the auxiliary machine, and the obtained engine rotational speed According to the number, a step of calculating the target output value of the auxiliary machine, a step of subtracting the output value obtained from the calculated target output value to calculate an output difference, the calculated output difference and Comparing the set output threshold value to determine whether or not the output of the auxiliary machine has been reduced, and warning the driver if it is determined that the output has been reduced A method is a method which comprises a.
ここでいう補機としては、発電機(オルタネータ)、ウォータポンプ、エアコンプレッサ、カップリングファン、及び油圧ポンプなどが例示される。 Examples of the auxiliary machine include a generator (alternator), a water pump, an air compressor, a coupling fan, and a hydraulic pump.
従って、補機が発電機の場合の出力値としては、発電量やバッテリに充電される充電量及び電動補機に消費される消費量などが例示される。また、補機がウォータポンプの場合の出力値としては、ウォータポンプから吐出される冷却水の吐出流量や冷却水の温度などが例示される。また、補機がエアコンプレッサの場合の出力値としては、エアコンプレッサから吐出される圧縮流体の吐出流量、その圧縮流体が蓄圧されるエアタンクの内部圧力、そのエアコンプレッサが車室内空調装置で使用されるときには車室内空調装置から出力される気体の温度などが例示される。また、補機がカップリングファンの場合の出力値としては、カップリングファンの風量や冷却水の温度などが例示される。また、補機が油圧ポンプの場合の出力値としては、油圧ポンプに吐出されたオイルの吐出流量やそのオイルが供給される油圧装置の油圧などが例示される。 Therefore, examples of the output value when the auxiliary machine is a generator include a power generation amount, a charge amount charged in the battery, and a consumption amount consumed by the electric auxiliary machine. Examples of the output value when the auxiliary machine is a water pump include the discharge flow rate of cooling water discharged from the water pump and the temperature of cooling water. The output value when the auxiliary machine is an air compressor includes the discharge flow rate of the compressed fluid discharged from the air compressor, the internal pressure of the air tank in which the compressed fluid is accumulated, and the air compressor used in the vehicle interior air conditioner. The temperature of the gas output from the vehicle interior air conditioner is exemplified. Further, examples of the output value when the auxiliary machine is a coupling fan include the air volume of the coupling fan and the temperature of the cooling water. Examples of the output value when the auxiliary machine is a hydraulic pump include the discharge flow rate of oil discharged to the hydraulic pump and the hydraulic pressure of the hydraulic device to which the oil is supplied.
また、目標出力値は、予め実験や試験により、エンジン回転数に基づいたその目標出力値を取得して作成されたマップデータを用いて算出するとよい。なお、目標出力値は、補機の駆動状況、大気温度、及び車速などのパラメータにより補正するとよい。 The target output value may be calculated using map data created by acquiring the target output value based on the engine speed in advance through experiments and tests. Note that the target output value may be corrected by parameters such as the driving status of the auxiliary machine, the atmospheric temperature, and the vehicle speed.
また、出力閾値は、正の値に設定され、補機の出力低下を判定可能な値に設定される。より具体的には、この出力閾値は、動力伝達機構のベルトが張力低下や摩耗などにより劣化したことにより、あるいは、補機の駆動軸の動作不良やその内部の故障などにより劣化したことにより、補機の出力低下がエンジンの運転域の全域に渡って恒常的に発生し始める値に設定される。なお、動力伝達機構の劣化には、各プーリの動作不良も含まれる。 Further, the output threshold is set to a positive value, and is set to a value that can determine the output decrease of the auxiliary machine. More specifically, this output threshold value is due to deterioration of the belt of the power transmission mechanism due to a decrease in tension, wear, or the like, or deterioration due to malfunction of the drive shaft of the auxiliary machine or failure inside thereof. The value is set to a value at which the output decrease of the auxiliary machine starts to occur constantly over the entire engine operating range. Note that the deterioration of the power transmission mechanism includes a malfunction of each pulley.
このエンジン及びその制御方法によれば、エンジン回転数に応じた目標出力値と、実際の補機の出力値とを比較して、補機の出力低下が恒常的に発生し始めていることを運転者に警告するようにしたことで、動力伝達機構が原因の場合のみならず、補機自体が原因の場合も警告することができる。つまり、動力伝達機構又は補機のどちらに原因があっても、その補機の恒常的な出力低下に伴う不具合を運転者に警告することが可能になる。この警告により、運転者に動力伝達機構及び補機の整備を促して、早期にその不具合を予防することができる。 According to this engine and its control method, the target output value according to the engine speed is compared with the actual output value of the auxiliary machine, and it is confirmed that the output decrease of the auxiliary machine is constantly starting to occur. By alerting the person, not only when the power transmission mechanism is the cause, but also when the accessory itself is the cause, a warning can be issued. That is, regardless of the cause of either the power transmission mechanism or the auxiliary machine, it is possible to warn the driver of a problem associated with a constant output reduction of the auxiliary machine. By this warning, the driver can be encouraged to maintain the power transmission mechanism and the auxiliary equipment, and the malfunction can be prevented at an early stage.
これにより、動力伝達機構のベルトの劣化や補機の劣化により、補機の出力低下がエンジンの運転域の全域に渡って恒常的に発生し始めることによる不具合を早期に予防できる。この不具合としては、発電機の発電量の低下による燃費の悪化や電動補機の動作不良、ウォータポンプの吐出流量の低下やカップリングファンの風量の低下によるエンジンの冷却不足、エアコンプレッサの吐出流量の低下によるエアタンクへの蓄圧不足、エアコンプ
レッサの吐出流量の低下による車室内温度のコントロールができないことによる不快感の増加、及び油圧ポンプの吐出流量の低下による油圧機器の動作不良などが例示される。
As a result, it is possible to prevent a malfunction caused by a constant decrease in the output of the auxiliary machine over the entire operating range of the engine due to the deterioration of the belt of the power transmission mechanism or the auxiliary machine. The problems include deterioration of fuel efficiency due to a decrease in the amount of power generated by the generator, malfunction of the electric auxiliary equipment, insufficient cooling of the engine due to a decrease in the discharge flow rate of the water pump and a decrease in the air volume of the coupling fan, and the discharge flow rate of the air compressor. Examples include insufficient pressure accumulation in the air tank due to lowering of the pressure, increased discomfort due to the inability to control the cabin temperature due to lowering the discharge flow rate of the air compressor, and malfunction of hydraulic equipment due to lowering the discharge flow rate of the hydraulic pump .
また、上記のエンジン及びその制御方法においては、原動プーリの直径及び従動プーリの直径に基づいた基準回転比と、エンジン回転数及び出力値に応じて算出した従動プーリの回転数に基づいた実回転比と、からベルトのスリップ率を算出し、算出したそのスリップ率が予め設定されたスリップ閾値を超えるときに、動力伝達機構の点検を警告する一方で、そのスリップ率がスリップ閾値以下のときに、補機の点検を警告するようにすることが望ましい。 In the engine and the control method thereof, the actual rotation based on the reference rotation ratio based on the diameter of the driving pulley and the diameter of the driven pulley, and the rotation speed of the driven pulley calculated according to the engine rotation speed and the output value. The belt slip ratio is calculated from the ratio, and when the calculated slip ratio exceeds a preset slip threshold, a warning is given to check the power transmission mechanism, while the slip ratio is below the slip threshold. It is desirable to warn the inspection of auxiliary equipment.
このように、補機の出力値に加えて、エンジン回転数及び従動プーリの回転数に基づいたベルトのスリップ率を監査することにより、補機の出力低下の原因が、動力伝達機構又は補機のどちらにあるかを判定することが可能になる。 Thus, by auditing the slip ratio of the belt based on the engine speed and the driven pulley speed in addition to the output value of the auxiliary machine, the cause of the output reduction of the auxiliary machine is the power transmission mechanism or the auxiliary machine. It is possible to determine which one of the two.
これにより、警告後の整備時に動力伝達機構又は補機のどちらかを整備すればよいかが一目瞭然となるので、不具合が発生していない機器を交換する誤交換を回避できる。また、原因が明確になっているために、その整備に掛かる時間も短縮することができる。 Thus, it becomes obvious at a glance whether it is necessary to maintain either the power transmission mechanism or the auxiliary machine at the time of maintenance after the warning, so that it is possible to avoid erroneous replacement for replacing a device in which no malfunction has occurred. In addition, since the cause is clear, the time required for maintenance can be shortened.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施形態からなるエンジン10を例示している。このエンジン10は、クランクシャフト13から動力伝達機構20を介して伝達される回転動力により発電機(オルタネータ)14を駆動するものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates an engine 10 according to an embodiment of the present invention. The engine 10 drives a generator (alternator) 14 by rotational power transmitted from a crankshaft 13 through a power transmission mechanism 20.
なお、この実施形態では、補機として発電機14が例示されるが、補機としては、発電機14の他に、ウォータポンプ、エアコンプレッサ、カップリングファン、油圧ポンプなどが例示される。また、補機は、一つとは限らずに、例示される装置のいくつかの組み合わせやそれらの全部であってもよい。更に、発電機14としては、ハイブリッド車両におけるモータージェネレータなどの駆動輪に駆動力を付与可能なものでもよい。 In this embodiment, the generator 14 is exemplified as an auxiliary machine. As the auxiliary machine, a water pump, an air compressor, a coupling fan, a hydraulic pump, and the like are exemplified in addition to the generator 14. Further, the number of auxiliary machines is not limited to one, but may be some combinations of the exemplified apparatuses or all of them. Further, the generator 14 may be one capable of applying a driving force to driving wheels such as a motor generator in a hybrid vehicle.
エンジン10においては、気筒11で燃料噴射弁12から噴射された燃料が燃焼して熱エネルギーを発生させて、その熱エネルギーによりクランクシャフト13を回転している。この回転動力は、図示しない変速機や推進軸を経由して駆動輪を駆動している。 In the engine 10, the fuel injected from the fuel injection valve 12 in the cylinder 11 burns to generate thermal energy, and the crankshaft 13 is rotated by the thermal energy. This rotational power drives the drive wheels via a transmission and a propulsion shaft (not shown).
一方で、その回転動力は、動力伝達機構20を介して発電機14にも伝達される。そして、発電機14で発電された電力が、バッテリ15に充電されたり、電動補機16に供給されたりする。なお、この電動補機16としては、前照灯、車室内灯、ブレーキランプ、オーディオ機器、電子制御式の燃料噴射弁12などの電力の供給により駆動する装置が例示される。 On the other hand, the rotational power is transmitted to the generator 14 via the power transmission mechanism 20. Then, the electric power generated by the generator 14 is charged in the battery 15 or supplied to the electric auxiliary machine 16. Examples of the electric auxiliary machine 16 include an apparatus that is driven by power supply such as a headlamp, a vehicle interior lamp, a brake lamp, an audio device, and an electronically controlled fuel injection valve 12.
動力伝達機構20は、クランクシャフト13に固着される原動プーリ21と、発電機14の駆動軸17に固着される従動プーリ22と、それらの原動プーリ21及び従動プーリ22に掛け回される無端状のベルト23とから構成されている。 The power transmission mechanism 20 includes a driving pulley 21 fixed to the crankshaft 13, a driven pulley 22 fixed to the drive shaft 17 of the generator 14, and an endless shape wound around the driving pulley 21 and the driven pulley 22. Belt 23.
この動力伝達機構20においては、原動プーリ21の直径R1(ピッチ円直径)と、従動プーリ22の直径R2(ピッチ円直径)とによって定まる基準回転比R1/R2により、クランクシャフト13の回転動力を減速又は増速している。なお、ベルト23としては、Vベルトが例示される。 In the power transmission mechanism 20, the rotational power of the crankshaft 13 is generated by a reference rotation ratio R1 / R2 determined by the diameter R1 (pitch circle diameter) of the driving pulley 21 and the diameter R2 (pitch circle diameter) of the driven pulley 22. Decelerating or accelerating. The belt 23 is exemplified by a V belt.
このようなエンジン10において、回転数検出装置としてクランク角センサ31と、出力検出装置として電流センサ32と、警告装置として警告灯33、34と、それらとの間で信号を入出力する制御装置30とを備えて構成される。そして、その制御装置30が、エンジン回転数Neに基づいた目標出力値Paから発電機14の出力値である発電量Pmを減算した出力差分ΔPmが出力閾値ΔPaを超える場合に、警告灯33、34により発電機14の出力低下を警告する制御を行うように構成される。 In such an engine 10, a crank angle sensor 31 as a rotation speed detection device, a current sensor 32 as an output detection device, warning lights 33 and 34 as warning devices, and a control device 30 that inputs and outputs signals between them. And is configured. When the output difference ΔPm obtained by subtracting the power generation amount Pm that is the output value of the generator 14 from the target output value Pa based on the engine speed Ne exceeds the output threshold ΔPa, the control device 30 34 is configured to perform control to warn of a decrease in the output of the generator 14.
制御装置30は、各種処理を行うCPU、その各種処理を行うために用いられるプログラム、処理結果、後述するマップデータM1、M2などを読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成される。また、この制御装置30は、上記のセンサ類以外にもアクセルペダル18の踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ35に接続される。この制御装置30のプログラムとしては、アクセル開度センサ35の検出値に応じて燃料噴射弁12の燃料噴射量を制御するプログラムや、発電機14の出力低下を警告するプログラムが例示される。 The control device 30 includes a CPU that performs various processes, a program used to perform the various processes, a processing result, an internal storage device that can read and write map data M1 and M2, which will be described later, and various interfaces. In addition to the above sensors, the control device 30 is connected to an accelerator opening sensor 35 that detects the depression amount of the accelerator pedal 18 as an accelerator opening. Examples of the program of the control device 30 include a program for controlling the fuel injection amount of the fuel injection valve 12 according to the detection value of the accelerator opening sensor 35 and a program for warning the output decrease of the generator 14.
クランク角センサ31は、クランクシャフト13の回転数であるエンジン回転数Neを検出するセンサであり、周方向に突起を設けた円盤が回転し、その突起を電磁ピックアップが検出する電磁式のピックアップセンサが例示される。 The crank angle sensor 31 is a sensor that detects an engine rotational speed Ne that is the rotational speed of the crankshaft 13, and an electromagnetic pickup sensor that rotates a disk provided with a protrusion in the circumferential direction and detects the protrusion by an electromagnetic pickup. Is exemplified.
電流センサ32は、発電機14から出力される電流値Imを検出可能なセンサである。発電機14から出力される電圧Vmは、ボルテージレギュレータ36により略一定の基準電圧V0(例えば、12V)に調節されている。つまり、発電機14から出力される電流値Imを検出して、電流値Imと基準電圧V0とを乗算することで、発電機14の出力値である発電量Pmが検出可能になる。なお、出力検出装置としては、この電流センサ32に限定されない。例えば、バッテリ15の充電量を検出するセンサと、各電動補機16の作動状況に応じて、それらの消費する消費量を検出するセンサとを組み合わせて、それらの充電量と消費量とに基づいて発電機14の発電量Pmを検出してもよい。 The current sensor 32 is a sensor that can detect the current value Im output from the generator 14. The voltage Vm output from the generator 14 is adjusted to a substantially constant reference voltage V0 (for example, 12V) by the voltage regulator 36. That is, by detecting the current value Im output from the generator 14 and multiplying the current value Im by the reference voltage V0, the power generation amount Pm that is the output value of the generator 14 can be detected. The output detection device is not limited to the current sensor 32. For example, a sensor that detects the amount of charge of the battery 15 and a sensor that detects the amount of consumption consumed according to the operating state of each electric auxiliary machine 16 are combined, and based on the amount of charge and the amount of consumption. Thus, the power generation amount Pm of the generator 14 may be detected.
警告灯33、34は、メータパネル19に配置されて、点灯又は点滅することにより運転者に警告して、整備を促すものである。なお、第一警告灯33が動力伝達機構20の点検を促す警告を行うものであり、第二警告灯34が発電機14の点検を促す警告を行うものである。補機が複数の場合には、その数に応じて警告灯の数を増やしてもよい。 The warning lights 33 and 34 are arranged on the meter panel 19 to warn the driver by lighting or blinking and to prompt maintenance. The first warning lamp 33 gives a warning for urging the power transmission mechanism 20 to be checked, and the second warning lamp 34 gives a warning for urging the generator 14 to be checked. When there are a plurality of auxiliary machines, the number of warning lights may be increased according to the number of auxiliary machines.
以下、エンジン10の制御方法について、図2のフロー図を参照しながら制御装置30の機能として説明する。この制御方法は、エンジン10が始動してから開始され、エンジン10が停止すると終了する。 Hereinafter, a control method of the engine 10 will be described as a function of the control device 30 with reference to the flowchart of FIG. This control method starts after the engine 10 is started, and ends when the engine 10 is stopped.
まず、ステップS10では、制御装置30が、クランク角センサ31を介してエンジン回転数Neを取得する。次いで、ステップS20では、制御装置30が、電流センサ32を介して発電機14から出力された電流値Imを取得する。制御装置30は、これらのエンジン回転数Ne及び電流値Imを内部記憶装置に記憶すると共に、電流値Imと基準電圧V0(あるいは電圧Vm)とを乗算して発電機14の出力値である発電量Pmを算出しておく。 First, in step S <b> 10, the control device 30 acquires the engine speed Ne via the crank angle sensor 31. Next, in step S <b> 20, the control device 30 acquires the current value Im output from the generator 14 via the current sensor 32. The control device 30 stores the engine speed Ne and the current value Im in the internal storage device, and multiplies the current value Im by the reference voltage V0 (or voltage Vm) to generate power that is an output value of the generator 14. The amount Pm is calculated in advance.
次いで、ステップS30では、制御装置30が、取得したエンジン回転数Neに応じて、発電機14の目標出力値Paを算出する。この目標出力値Paは、動力伝達機構20や発電機14が劣化していない状態で、発電機14の出力低下が無い状態で出力される発電量である。このステップS30では、予め動力伝達機構20や発電機14が劣化していない状態での実験や試験により、エンジン回転数Neに基づいたその目標出力値Paを取得して作成されたマップデータM1を用いて算出する。 Next, in step S30, the control device 30 calculates the target output value Pa of the generator 14 according to the acquired engine speed Ne. The target output value Pa is a power generation amount that is output in a state where the power transmission mechanism 20 and the generator 14 are not deteriorated and the output of the generator 14 is not reduced. In this step S30, the map data M1 created by acquiring the target output value Pa based on the engine speed Ne by experiments and tests in a state where the power transmission mechanism 20 and the generator 14 are not deteriorated in advance. Use to calculate.
図3は、エンジン回転数Neに基づいた目標出力値Paが設定されたマップデータM1を示している。このマップデータM1に示すように、目標出力値Paはエンジン回転数Neに対して正の相関となる。なお、この目標出力値Paは、電動補機16の駆動状況、大気温度、及び車速などのパラメータにより補正するとよい。 FIG. 3 shows map data M1 in which a target output value Pa based on the engine speed Ne is set. As shown in the map data M1, the target output value Pa has a positive correlation with the engine speed Ne. The target output value Pa may be corrected by parameters such as the driving status of the electric auxiliary machine 16, the atmospheric temperature, and the vehicle speed.
次いで、ステップS40では、制御装置30が、算出した目標出力値Paから発電機14の発電量Pmを減算した出力差分ΔPmを算出する。 Next, in step S40, the control device 30 calculates an output difference ΔPm obtained by subtracting the power generation amount Pm of the generator 14 from the calculated target output value Pa.
次いで、ステップS50では、制御装置30が、出力差分ΔPmが出力閾値ΔPaを超えるか否かを判定する。出力閾値ΔPaは、目標出力値Paと同様に予め実験や試験により設定されており、正の値に設定され、発電機14の出力低下を判定可能な値に設定される。より具体的には、この出力閾値ΔPaは、動力伝達機構20のベルト23が張力低下や摩耗などにより劣化したことにより、あるいは、発電機14の駆動軸17の動作不良やその内部の故障などにより劣化したことにより、発電機14の出力低下がエンジン10の運転域の全域に渡って恒常的に発生し始める値に設定される。なお、この出力閾値ΔPaは、補機の種類によって異なる値になる。 Next, in step S50, control device 30 determines whether or not output difference ΔPm exceeds output threshold value ΔPa. Similarly to the target output value Pa, the output threshold value ΔPa is set in advance through experiments and tests, is set to a positive value, and is set to a value that can determine the output decrease of the generator 14. More specifically, this output threshold value ΔPa is due to deterioration of the belt 23 of the power transmission mechanism 20 due to a decrease in tension, wear, or the like, or an operation failure of the drive shaft 17 of the generator 14 or an internal failure thereof. Due to the deterioration, the output reduction of the generator 14 is set to a value at which it constantly starts to occur over the entire operating range of the engine 10. The output threshold value ΔPa varies depending on the type of auxiliary machine.
このステップS50で、出力差分ΔPmが出力閾値ΔPaを超えると判定した場合は、つまり、動力伝達機構20及び発電機14の劣化により発電機14の出力低下が恒常的に発生し始めたと判定した場合は、ステップS60へ進む。一方、出力差分ΔPmが出力閾値ΔPa以下と判定した場合は、スタートへ戻る。なお、この出力差分ΔPmがゼロ以上、出力閾値ΔPa以下の場合は、動力伝達機構20及び発電機14のいずれも劣化していないことを示す。一方で、出力差分ΔPmがゼロ未満、つまり負の値の場合は、クランク角センサ31及び電流センサ32のいずれか一方に不具合が生じているおそれがある。そこで、この出力差分ΔPmがゼロ未満の場合は、それらのセンサに不具合が生じていることを警告するとよい。 When it is determined in step S50 that the output difference ΔPm exceeds the output threshold value ΔPa, that is, when it is determined that the output decrease of the generator 14 has started to occur constantly due to the deterioration of the power transmission mechanism 20 and the generator 14. Advances to step S60. On the other hand, when it is determined that the output difference ΔPm is equal to or less than the output threshold value ΔPa, the process returns to the start. In addition, when this output difference (DELTA) Pm is zero or more and output threshold value (DELTA) Pa or less, it has shown that neither the power transmission mechanism 20 nor the generator 14 has deteriorated. On the other hand, if the output difference ΔPm is less than zero, that is, a negative value, there is a possibility that either one of the crank angle sensor 31 and the current sensor 32 is defective. Therefore, when this output difference ΔPm is less than zero, it is preferable to warn that a defect has occurred in those sensors.
次いで、ステップS60では、制御装置30が、警告灯33、34を点灯して、発電機14の出力低下が恒常的に発生していることを運転者に警告する。このステップS60により、運転者に整備を促すことができる。 Next, in step S60, the control device 30 lights the warning lamps 33 and 34 to warn the driver that the output decrease of the generator 14 is constantly occurring. By this step S60, the driver can be urged to perform maintenance.
このステップS60では、制御装置30が、発電機14の恒常的な出力低下の原因が動力伝達機構20と発電機14とのどちらにあるかを判定して、第一警告灯33又は第二警告灯34のどちらかを点灯することが望ましい。具体的には、制御装置30が、ベルト23のスリップ率Rsが予め設定されたスリップ閾値Raを超えるときに、第一警告灯33により動力伝達機構20の点検を警告する制御を行う。一方で、スリップ率Rsがスリップ閾値Ra以下のときに、第二警告灯34により発電機14の点検を警告する制御を行う。 In step S60, the control device 30 determines whether the power transmission mechanism 20 or the generator 14 is the cause of the constant output decrease of the generator 14, and the first warning lamp 33 or the second warning is issued. It is desirable to turn on either of the lamps 34. Specifically, when the slip ratio Rs of the belt 23 exceeds a preset slip threshold Ra, the control device 30 performs control to warn the inspection of the power transmission mechanism 20 by the first warning lamp 33. On the other hand, when the slip rate Rs is equal to or less than the slip threshold Ra, control is performed to warn the inspection of the generator 14 by the second warning lamp 34.
このステップS60について図4を参照して制御装置30の機能として説明する。 Step S60 will be described as a function of the control device 30 with reference to FIG.
まず、ステップS61では、制御装置30が、発電量Pmに応じて従動プーリ22の回転数Npを算出する。このステップS61では、予め動力伝達機構20や発電機14が劣
化していない状態で実験や試験により、発電量Pmに基づいたその回転数Npを取得して作成されたマップデータM2を用いて算出する。
First, in step S61, the control device 30 calculates the rotational speed Np of the driven pulley 22 according to the power generation amount Pm. In step S61, calculation is performed using map data M2 created by acquiring the rotation speed Np based on the power generation amount Pm through experiments and tests in a state where the power transmission mechanism 20 and the generator 14 are not deteriorated in advance. To do.
図5は、発電量Pmに基づいた従動プーリ22の回転数Npが設定されたマップデータM2を示している。このマップデータM2に示すように、従動プーリ22の回転数Npは発電量Pmに対して正の相関となる。 FIG. 5 shows map data M2 in which the rotational speed Np of the driven pulley 22 based on the power generation amount Pm is set. As shown in this map data M2, the rotational speed Np of the driven pulley 22 has a positive correlation with the power generation amount Pm.
次いで、ステップS63では、制御装置30が、原動プーリ21の直径R1及び従動プーリ22の直径R2に基づいた基準回転比R1/R2と、エンジン回転数Ne及び算出した従動プーリ22の回転数Npに基づいた実回転比Ne/Npとからベルト23のスリップ率Rsを算出する。スリップ率Rsは、基準回転比R1/R2と実回転比Ne/Npとの差分を基準回転比R1/R2で除算した値である。エンジン回転数Neは、言い換えれば原動プーリ21の回転数である。つまり、エンジン回転数Neと従動プーリ22の回転数Npとの比が実際の実回転比Ne/Npになる。なお、このスリップ率Rsは、ベルト23の速度を直接的に検出しても算出することが可能である。但し、この実施形態のように、その速度を検出するための専用の非接触型センサが必要になるために、回転比を用いることが好ましい。 Next, in step S63, the control device 30 sets the reference rotation ratio R1 / R2 based on the diameter R1 of the driving pulley 21 and the diameter R2 of the driven pulley 22, the engine rotation speed Ne, and the calculated rotation speed Np of the driven pulley 22. The slip ratio Rs of the belt 23 is calculated from the actual rotation ratio Ne / Np based on it. The slip ratio Rs is a value obtained by dividing the difference between the reference rotation ratio R1 / R2 and the actual rotation ratio Ne / Np by the reference rotation ratio R1 / R2. In other words, the engine rotational speed Ne is the rotational speed of the driving pulley 21. That is, the ratio between the engine speed Ne and the speed Np of the driven pulley 22 is the actual actual speed ratio Ne / Np. The slip ratio Rs can be calculated even if the speed of the belt 23 is directly detected. However, since a dedicated non-contact sensor for detecting the speed is required as in this embodiment, it is preferable to use the rotation ratio.
次いで、ステップS65では、制御装置30が、算出したスリップ率Rsがスリップ閾値Raを超えるか否かを判定する。スリップ閾値Raは、出力閾値ΔPaと同様に予め実験や試験により設定されており、正の値に設定され、ベルト23の劣化により動力伝達機構20の伝達効率の低下が恒常的に発生していることを判定可能な値に設定される。より具体的には、このスリップ閾値Raは、動力伝達機構20のベルト23の張力低下、摩耗などによりベルト23の劣化が発生し始める値に設定される。 Next, in step S65, the control device 30 determines whether or not the calculated slip ratio Rs exceeds the slip threshold Ra. The slip threshold Ra is set in advance through experiments and tests in the same manner as the output threshold ΔPa, and is set to a positive value. Due to the deterioration of the belt 23, the transmission efficiency of the power transmission mechanism 20 is constantly reduced. It is set to a value that can be determined. More specifically, the slip threshold Ra is set to a value at which deterioration of the belt 23 starts to occur due to a decrease in tension or wear of the belt 23 of the power transmission mechanism 20.
このステップS65で、スリップ率Rsがスリップ閾値Raを超えると判定した場合は、つまり、発電機14の恒常的な出力低下の原因が動力伝達機構20にあると判定した場合は、ステップS67へ進む。一方、スリップ率Rsがスリップ閾値Ra以下と判定した場合は、つまり、発電機14の恒常的な出力低下の原因が発電機14にあると判定した場合は、ステップS69へ進む。 If it is determined in step S65 that the slip ratio Rs exceeds the slip threshold Ra, that is, if it is determined that the cause of the constant output decrease of the generator 14 is the power transmission mechanism 20, the process proceeds to step S67. . On the other hand, when it is determined that the slip ratio Rs is equal to or less than the slip threshold Ra, that is, when it is determined that the cause of the constant output decrease of the generator 14 is the generator 14, the process proceeds to step S69.
次いで、ステップS67では、制御装置30が、第一警告灯33を点灯して、運転者に動力伝達機構20の点検を促すように警告する。一方、ステップS69では、制御装置30が、第二警告灯34を点灯して、運転者に発電機14の点検を促すように警告する。このステップS67又はS69が完了すると図2のスタートへ戻る。 Next, in step S67, the control device 30 turns on the first warning lamp 33 to warn the driver to check the power transmission mechanism 20. On the other hand, in step S <b> 69, the control device 30 lights the second warning lamp 34 to warn the driver to check the generator 14. When step S67 or S69 is completed, the process returns to the start of FIG.
以上のような制御を行うようにしたことで、発電機14の恒常的な出力低下を、動力伝達機構20が原因の場合のみならず、発電機14自体が原因の場合も警告することができる。つまり、動力伝達機構20又は発電機14のどちらに原因があっても、その発電機14の恒常的な出力低下に伴う不具合を運転者に警告することが可能になる。この警告により、運転者に動力伝達機構20及び発電機14の整備を促して、早期にその不具合を予防することができる。これにより、発電機14の発電量Pmの低下による燃費の悪化や電動補機16の動作不良などを、早期に予防できる。 By performing the control as described above, it is possible to warn not only when the power transmission mechanism 20 causes the constant output decrease of the generator 14 but also when the generator 14 itself causes. . In other words, regardless of whether the power transmission mechanism 20 or the generator 14 has a cause, it is possible to warn the driver of a problem associated with a constant output decrease of the generator 14. By this warning, the driver can be encouraged to maintain the power transmission mechanism 20 and the generator 14, and the malfunction can be prevented at an early stage. Thereby, the deterioration of the fuel consumption by the fall of the electric power generation amount Pm of the generator 14, the malfunctioning of the electric auxiliary machine 16, etc. can be prevented at an early stage.
また、発電機14の恒常的な出力低下の原因が、動力伝達機構20又は発電機14のどちらにあるかを判定することで、警告後の整備時に動力伝達機構20又は発電機14のどちらかを整備すればよいかが一目瞭然となる。これにより、不具合が発生していない機器を交換する誤交換を回避できる。また、原因が明確になっているために、その整備に掛かる時間も短縮することができる。 Further, by determining whether the power transmission mechanism 20 or the generator 14 is the cause of the permanent output decrease of the generator 14, either the power transmission mechanism 20 or the generator 14 is used during maintenance after warning. It will be obvious at a glance whether or not As a result, it is possible to avoid an erroneous replacement for replacing a device in which no malfunction has occurred. In addition, since the cause is clear, the time required for maintenance can be shortened.
なお、補機としてウォータポンプの出力低下を判定する場合には、出力検出装置としてウォータポンプから吐出される冷却水の吐出量を検出する流量センサを用いたり、冷却水の温度を検出する水温センサを用いたりするとよい。 In addition, when determining the output decrease of the water pump as an auxiliary machine, a flow rate sensor that detects the discharge amount of the cooling water discharged from the water pump is used as the output detection device, or a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water Or better.
また、補機としてエアコンプレッサの出力低下を判定する場合には、出力検出装置としてエアコンプレッサから吐出される圧縮空気の吐出量を検出する流量センサを用いたり、その圧縮空気が蓄圧されるエアタンクの内部圧力を検出する圧力センサを用いたり、車室内空調装置から吐出する空気の温度を検出する温度センサを用いたりするとよい。 In addition, when determining a decrease in the output of the air compressor as an auxiliary machine, a flow sensor for detecting the discharge amount of the compressed air discharged from the air compressor is used as the output detection device, or an air tank in which the compressed air is accumulated is stored. A pressure sensor that detects the internal pressure may be used, or a temperature sensor that detects the temperature of the air discharged from the vehicle interior air conditioner may be used.
また、補機としてカップリングファンの出力低下を判定する場合には、出力検出装置としてカップリングファンの風量を検出する風量センサを用いたり、冷却水の温度を検出する水温センサを用いたりするとよい。 Further, when determining the output reduction of the coupling fan as an auxiliary machine, it is preferable to use an air volume sensor that detects the air volume of the coupling fan as an output detection device or a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water. .
また、補機として油圧ポンプの出力低下を判定する場合には、出力検出装置として油圧ポンプから吐出されるオイルの吐出量を検出する流量センサを用いたり、そのオイルが供給される装置の油圧を検出する油圧センサを用いたりするとよい。 In addition, when determining a decrease in the output of a hydraulic pump as an auxiliary machine, a flow rate sensor that detects the amount of oil discharged from the hydraulic pump is used as the output detection device, or the hydraulic pressure of the device to which the oil is supplied is determined. A hydraulic sensor for detection may be used.
冷却水の水温、エアタンクの内部圧力、油圧装置の油圧などの間接的に補機の出力値を検出する場合には、外気温度や車速などのパラメータを用いることで、より正確に補機の出力値を検出可能になる。 When indirectly detecting auxiliary machine output values such as coolant temperature, air tank internal pressure, hydraulic system hydraulic pressure, etc., parameters such as outside air temperature and vehicle speed can be used to more accurately output auxiliary machines. The value can be detected.
10 エンジン
13 クランクシャフト
14 発電機(補機)
17 駆動軸
20 動力伝達機構
21 原動プーリ
22 従動プーリ
23 ベルト
30 制御装置
31 クランク角センサ(回転数検出装置)
32 電流センサ(出力検出装置)
33、34 警告灯(警告装置)
Ne エンジン回転数
Pm 発電量(出力値)
Pa 目標出力値
ΔPm 出力差分
ΔPa 出力閾値
10 Engine 13 Crankshaft 14 Generator (auxiliary machine)
17 Drive shaft 20 Power transmission mechanism 21 Driving pulley 22 Driven pulley 23 Belt 30 Control device 31 Crank angle sensor (rotational speed detection device)
32 Current sensor (output detector)
33, 34 Warning light (warning device)
Ne Engine speed Pm Power generation (output value)
Pa Target output value ΔPm Output difference ΔPa Output threshold
Claims (4)
前記クランクシャフトの回転数であるエンジン回転数を検出する回転数検出装置と、
前記補機の出力値を検出する出力検出装置と、
運転者に警告する警告装置と、
それらの回転数検出装置、出力検出装置、及び警告装置との間で信号を入出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記エンジン回転数及び前記出力値を監査し、そのエンジン回転数に応じて算出される前記補機の目標出力値からその出力値を減算した出力差分が予め設定された出力閾値を超える場合に、前記警告装置により前記補機の出力低下を警告する制御を行うように構成されていることを特徴とするエンジン。 In an engine having a power transmission mechanism comprising a driving pulley fixed to a crankshaft, a driven pulley fixed to a drive shaft of an auxiliary machine, and an endless belt wound around the driving pulley and the driven pulley. ,
A rotational speed detection device that detects an engine rotational speed that is the rotational speed of the crankshaft;
An output detection device for detecting an output value of the auxiliary machine;
A warning device to warn the driver;
A control device that inputs and outputs signals between the rotation speed detection device, the output detection device, and the warning device,
The control device audits the engine speed and the output value, and an output threshold in which an output difference obtained by subtracting the output value from the target output value of the auxiliary machine calculated according to the engine speed is set in advance. The engine is configured to perform a control to warn of a decrease in the output of the auxiliary machine by the warning device when exceeding the value.
前記スリップ率が前記スリップ閾値以下のときに、前記警告装置により前記補機の点検を警告する制御を行うように構成されている請求項1に記載のエンジン。 A reference rotation ratio based on a diameter of the driving pulley and a diameter of the driven pulley; and an actual rotation ratio based on the rotation speed of the driven pulley calculated according to the engine speed and the output value; When the slip ratio of the belt calculated from the above exceeds a slip threshold set in advance, while performing control to warn the inspection of the power transmission mechanism by the warning device,
2. The engine according to claim 1, wherein when the slip ratio is equal to or less than the slip threshold, control is performed to warn the inspection of the auxiliary machine by the warning device.
前記クランクシャフトの回転数であるエンジン回転数を取得するステップと、
前記補機の出力値を取得するステップと、
取得した前記エンジン回転数に応じて、前記補機の目標出力値を算出するステップと、
取得した前記出力値及び算出したその目標出力値の出力差分を算出するステップと、
算出したその出力差分及び予め設定された出力閾値を比較して、前記補機の出力が低下しているか否かを判定するステップと、
その出力が低下していると判定した場合に、運転者に警告するステップと、を含むことを特徴とするエンジンの制御方法。 In a control method of an engine for driving rotational machinery by transmitting rotational power from a driving pulley fixed to a crankshaft to a driven pulley fixed to a driving shaft of an auxiliary device through an endless belt,
Obtaining an engine speed which is the speed of the crankshaft;
Obtaining an output value of the auxiliary machine;
Calculating a target output value of the auxiliary machine according to the acquired engine speed;
Calculating an output difference between the acquired output value and the calculated target output value;
Comparing the calculated output difference and a preset output threshold value to determine whether the output of the auxiliary machine is reduced; and
And a step of warning the driver when it is determined that the output is reduced.
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JP7433209B2 (en) | 2020-12-22 | 2024-02-19 | 大阪瓦斯株式会社 | Engine system and air conditioning equipment |
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